Summary
Het muismodel van gedeeltelijke 2/3 (66%) hepatectomie is goed beschreven in de literatuur, maar meer uitgebreide hepatectomieën die het klein-voor-grootte-syndroom na levertransplantatie nabootsen, zijn zelden gebruikt. We beschrijven een uitgebreide hepatectomieprocedure van 78% in een muismodel die resulteert in ongeveer 50% postoperatieve letaliteit bij gezonde muizen.
Abstract
Gedeeltelijke 2/3 hepatectomie bij muizen wordt gebruikt in onderzoek om het regeneratieve vermogen van de lever te bestuderen en de resultaten van leverresectie in een aantal ziektemodellen te onderzoeken. Bij de klassieke gedeeltelijke 2/3 hepatectomie bij muizen worden twee van de vijf leverkwabben, namelijk de linker- en mediane kwabben die ongeveer 66% van de levermassa vertegenwoordigen, en bloc verwijderd met een verwachte postoperatieve overleving van 100%. Agressievere gedeeltelijke hepatectomieën zijn technisch uitdagender en zijn daarom zelden bij muizen gebruikt. Onze groep heeft een muismodel ontwikkeld van een uitgebreide hepatectomietechniek waarbij drie van de vijf leverkwabben, waaronder de linker, mediane en rechter bovenkwabben, afzonderlijk worden verwijderd om ongeveer 78% van de totale levermassa te verwijderen. Deze uitgebreide resectie, bij verder gezonde muizen, laat een restlever achter die niet altijd een adequate en tijdige regeneratie kan ondersteunen. Het niet regenereren resulteert uiteindelijk in 50% postoperatieve letaliteit binnen 1 week als gevolg van fulminant leverfalen. Deze procedure van uitgebreide 78% hepatectomie bij muizen vertegenwoordigt een uniek chirurgisch model voor de studie van het small-for-size-syndroom en de evaluatie van therapeutische strategieën om leverregeneratie en resultaten te verbeteren in de setting van levertransplantatie of uitgebreide leverresectie voor kanker.
Introduction
Chirurgische leverresectiemodellen van muizen en ratten, voor het eerst beschreven in 1931, zijn de meest voorkomende experimentele modellen die worden gebruikt om de moleculaire basis van leverregeneratie te bestuderen. Ze kunnen ook nuttig zijn in translationeel wetenschappelijk onderzoek om strategieën te testen en te ontwikkelen om de resultaten te verbeteren na uitgebreide leverresectie of transplantatie van suboptimale levertransplantaten 1,2,3,4. Gedeeltelijke hepatectomieën (PH) bij muizen omvatten de verwijdering van ongeveer 2/3 (66%) van de totale levermassa (TLM), die, wanneer uitgevoerd bij gezonde dieren, uitzonderlijke resultaten opleveren5. De procedure is van korte duur, gemakkelijk reproduceerbaar vanwege weinig variatie in de anatomie van de lever van muizen, en de postoperatieve overleving nadert doorgaans 100%1.
Gedeeltelijke 2/3 hepatectomie die de resectie van de linkerkwab (LL) en mediane kwab (ML) omvat, zorgt ervoor dat de resterende lobben relatief ongehinderd kunnen regenereren door lobaire ontsteking of beperking van de in- en uitstroom van de lever. Integendeel, een verhoogde portale veneuze stroom en vervolgens schuifspanning op sinusoïdale endotheelcellen in de lever na PH resulteren in een aanhoudende opregulatie van de expressie van endotheliale stikstofmonoxidesynthase (eNOS) en de daaropvolgende afgifte van stikstofmonoxide (NO), die bijdragen aan de voorbereiding van hepatocyten op proliferatie en leverregeneratie3. Resultaten die vaak worden bestudeerd na 2/3 PH in ziektemodellen zoals niet-alcoholische leververvetting of in specifieke genetische achtergronden, zijn onder meer het risico op acuut leverfalen, kwalitatieve en kwantitatieve metingen van het regeneratieve vermogen van de lever en andere biologische reacties op stress of traumatisch letsel 1,3.
Een muismodel dat functioneel of anatomisch klein-voor-grootte-syndroom nabootst, zoals het optreedt na uitgebreide leverresectie voor kanker of transplantatie van marginale (steatose of verlengde ischemische tijd) of gedeeltelijke (gespleten of van levende donorlever) levertransplantaten, moet echter nog goed ingeburgerd zijn. Om aan deze behoefte te voldoen, zijn modellen van uitgebreidere leverresecties nodig die verder gaan dan het behoud van een minimale (en functionele) levermassa om het klein-voor-grootte leversyndroom en de verhoogde mortaliteit die met dit syndroom gepaard gaat te modelleren 6,7.
De anatomie van de lever van muizen vertoont minimale variatie. De lever van muizen bestaat uit vijf lobben, die elk het volgende percentage van de totale levermassa vertegenwoordigen: linkerkwab (LL; 34,4 ± 1,9%), mediane kwab (ML; 26,2 ± 1,9%), rechter bovenste (ook wel rechter superieur genoemd) kwab (RUL; 16,6 ± 1,4%), rechter onderste (ook wel rechter inferieur genoemd) kwab (RLL; 14,7 ± 1,4%) en caudatus kwab (CL, 8,1 ± 1,0%)1, 5. okt. Elke lob wordt gevoed door een portale triade, waaronder een tak van de leverslagader, een tak van de poortader en een galweg5. Historisch gezien werden verschillende technieken beschreven om een 2/3 PH uit te voeren door de LL en de ML te resectieren. Deze omvatten 1) de klassieke techniek die bestaat uit een enkele ligatuur en bloc aan de basis van elk van de gereseceerde lobben; 2) de hemostatische cliptechniek, met behulp van titanium clips die aan de basis van de gereseceerde lobben worden aangebracht; 3) een vatgeoriënteerde parenchymconserverende techniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van doordringende hechtingen proximaal van de klem; en 4) een vatgeoriënteerde microchirurgische techniek, waarbij de takken van de poortader en de leverslagader worden afgebonden voorafgaand aan lobresectie1. Hoewel elke techniek relatieve sterke en zwakke punten heeft, levert geen enkele een hogere dodelijkheid op 1,8,9.
In deze studie presenteren we een nieuwe methode voor een verlengde PH van 78% bij muizen. In dit model worden drie van de vijf leverkwabben, waaronder de LL, ML en RUL, afzonderlijk verwijderd met behulp van een ligatuurtechniek (Figuur 1). Deze procedure resulteert in de resectie van ongeveer 78% (77,2 ± 5,2%) van de totale levermassa. Onze keuze om de LL en ML afzonderlijk te verwijderen, en niet "en bloc" zoals in de klassieke PH-techniek, minimaliseert complicaties die gepaard gaan met en bloc resectie van deze twee lobben, zoals suprahepatische vena cava-stenose en verhoogd risico op necrose van de resterende lobben wanneer de enkele ligatuur te dicht bij de vena cavawordt aangebracht 1, 10,11,12,13,14. Dit is van cruciaal belang voordat u overgaat naar de laatste stap van deze procedure om de RUL te verwijderen. Deze uitgebreide hepatectomie bij 8-12 weken oude, wildtype C57BL/6 muizen veroorzaakt 50% dodelijkheid binnen 1 week na de operatie als gevolg van mislukte leverregeneratie die fulminant leverfalen veroorzaakt 15,16. Dit muismodel van verhoogde letaliteit na uitgebreide hepatectomie van 78% recapituleert op passende wijze de pathofysiologie van het small-for-size-syndroom en maakt de ontwikkeling en het testen van nieuwe strategieën mogelijk om de resultaten te verbeteren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De methoden die in dit procedureprotocol worden beschreven, zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van het Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC). Alle experimenten werden voltooid in overeenstemming met en in overeenstemming met de IACUC en de richtlijnen van de BIDMC-faciliteit voor dierproeven.
1. Preoperatieve voorbereiding van de muis
- Scheer de buik van de muis van het midden van het borstbeen tot het suprapubische gebied met een tondeuse.
- Induceer algemene anesthesie met 1-4% isofluraan in 100% zuurstof. Wanneer verdoofd, plaatst u de muis op zijn rug op het operatieveld met een verwarmingskussen eronder. Voordat u een incisie maakt, knijpt u stevig in de teen om er zeker van te zijn dat de pedaalreflex afwezig is (indien aanwezig, zal het dier reageren). Pas het anesthesieniveau indien nodig aan om een staat van algemene anesthesie te bereiken.
OPMERKING: Titreer isofluraan indien nodig om voldoende algemene anesthesie te behouden. - Subcutaan 1,2 mg/kg buprenorfine met verlengde afgifte (ER) toedienen voor postoperatieve analgesie. Leg de muis op zijn rug met de voorpoten en achterpoten gestrekt en zet de ledematen vast met tape; Bereid vervolgens een steriel veld voor op een operatie.
NOTITIE: Zorg ervoor dat de voorpoten ontspannen zijn wanneer ze zijn vastgezet, zodat de ademhaling niet wordt belemmerd. - Bereid de buik voor met warme, steriele wattenstaafjes met zoutoplossing en betadine, afwisselend 3 keer tussen elk wattenstaafje. Drapeer de buik op een steriele manier.
2. Hepatectomie
- Maak met een scalpel een verticale incisie in de middellijn van laparotomie door de huid van de processus xiphoid naar het suprapubische gebied. Snijd vervolgens met een scherpe schaar door de linea alba om de peritoneale holte binnen te gaan en verleng deze incisie tot de lengte van de huidincisie.
OPMERKING: Het is veiliger om eerst de linea alba in te snijden in het subxiphoid-gebied waar de lever zich diep bij de buikwand bevindt om letsel aan de onderliggende darm te voorkomen. - Trek de buikwand zijdelings in met behulp van geschikte retractors; Klem vervolgens het xiphoid-proces vast met een hemostaat en trek het borstbeen superieur terug om de lever bloot te leggen.
- Trek de lever inferieur terug om het falciforme ligament bloot te leggen en doorsnijd het ligament vervolgens over de lengte van de lever met een scherpe schaar. Trek de lever superieur terug in de richting van de thorax om het hepatogastrische ligament en de intrahepatische kwabligamenten bloot te leggen en deze structuren te doorsnijden met een scherpe microschaar.
OPMERKING: Retractie moet heel voorzichtig worden uitgevoerd met vochtige applicators met wattenstaafjes, aangezien de lever, ingekapseld door de capsule van Glisson, erg kwetsbaar is en gemakkelijk te kneuzen en te scheuren is. - Trek de mediane kwab superieur in terwijl u de linkerkwab in zijn oorspronkelijke anatomische positie houdt. Wikkel een 5-0 zijden hechting rond het superieure-mediale deel van de LL. Reflecteer de LL superieur naar de thorax om de onderkant van de lob bloot te leggen, breng de hechtingsuiteinden aan de basis van de lob samen en bind de hechting aan de basis vast. Zorg ervoor dat de hechting de bloedstroom in de inferieure vena cava (IVC) of de poortader niet belemmert voordat u de hechting vastbindt om de LL te ligateren.
OPMERKING: Het is het beste om deze hechting vast te binden terwijl de LL superieur wordt gereflecteerd in de richting van de thorax, zodat de portale triade goed zichtbaar is tijdens het ligeren. Dit vergemakkelijkt de resectie van de lob dicht bij de basis zonder aangrenzende structuren in gevaar te brengen. - Reseceer de LL net distaal van de hechtdraad met een scherpe schaar en zorg ervoor dat een kleine manchet van weefsel (~2 mm) de hechting scheidt van de rand van de gereseceerde lob. Bevestig hemostase.
- Reflecteer de mediane kwab superieur in de richting van de thorax, plaats een 5-0 zijden hechting rond de basis van de ML en breng de ML terug naar zijn oorspronkelijke anatomische positie. Benader de uiteinden van de hechting over de basis van het superieure aspect van de ML en zorg ervoor dat ze aan de basis van de lob worden vastgebonden. Reseceer de geligeerde ML en laat een kleine manchet van restweefsel achter rond de hechtdraad. Bevestig hemostase.
- Mobiliseer de lever van rechts naar links om de rechter boven- en onderkwabben bloot te leggen en reflecteer deze lobben zorgvuldig mediaal en inferieur. Wikkel een 5-0 hechting over het superieure-mediale aspect van de RUL om ervoor te zorgen dat de hechting de RUL-basis omcirkelt en reflecteer vervolgens de RUL naar de thorax. Wikkel de hechtdraad onder de RUL en bind de uiteinden dicht bij de basis vast, snijd deze vervolgens weg en laat een kleine manchet van restweefsel rond de hechtdraad achter.
OPMERKING: Te proximaal binden aan de basis van de RUL kan de bloedtoevoer naar de RLL in gevaar brengen, wat kan leiden tot ischemie van de RLL en de dood van de muis binnen 24 uur na de operatie. Daarentegen vermindert te distaal binden van de RU-basis de hoeveelheid verwijderde levermassa, waardoor de postoperatieve overlevingskansen toenemen tot boven wat wordt verwacht. - Breng de resterende lever terug naar zijn anatomische rustpositie en zorg voor hemostase. Oefen indien nodig druk uit met een gaasje op gebieden met lichte bloedingen aan de verwijderde leverranden.
- Sluit de buikwand van de middellijn (fascia en spierlagen) met behulp van een 5-0 polyglactine hechting op een ononderbroken manier. Sluit de huidincisie met nietjes of 5-0 monofilament hechtingen.
- Stop met anesthesie en houd de muis in de gaten totdat deze weer bij bewustzijn is en normaal kan lopen.
3. Postoperatieve zorg
- Observeer de muis postoperatief om een passend herstel (d.w.z. de muis is wakker, alert en ambulant in de kooi) en pijnbestrijding te garanderen. Onderzoek de muis elke 2 uur tot 6 uur na de procedure en daarna dagelijks.
OPMERKING: De verwachting is dat de muis postoperatief langzamer zal bewegen in de kooi. De muis moet herstellen in een geïsoleerde kooi van andere muizen en pas terugkeren naar het gezelschap van andere muizen als hij volledig is hersteld. - Dien opgewarmde injecties met normale zoutoplossing toe (0,1-1,0 ml, subcutaan of intraperitoneaal) als de muis hypovolemisch wordt door ongevoelige vloeistof of overmatig bloedverlies door een operatie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Een succesvolle uitgebreide hepatectomie van 78% zal naar verwachting binnen 1 week 50% mortaliteit veroorzaken bij gezonde volwassen muizen in de leeftijd van 8-12 weken16. Bij goed uitgevoerde uitvoering wordt minimaal bloedverlies verwacht. Resterende bloedingen die aanhouden, kunnen worden gecontroleerd door handmatige druk. Perioperatieve dood binnen 24 uur na de operatie wordt vaak veroorzaakt door technische fouten. Technische storingen zijn onder meer onbedoeld letsel aan grote bloedvaten die hardnekkige intraoperatieve bloedingen veroorzaken; significante postoperatieve bloeding, vaak als gevolg van resterende bloedingen uit de gereseceerde leverranden; letsel aan de omringende structuur, zoals onbedoelde ligatie van de aangrenzende portale triade, de poortader of de IVC; ischemie van de RLL secundair aan ligatie van de RUL te proximaal van de lobbasis; en complicaties van algemene anesthesie. Tekenen van leverfalen zijn onder meer progressieve lethargie, haarklontering, anorexia en hypoglykemie, die vaak binnen 24 uur na de operatie duidelijk worden.
De twee verwachte uitkomsten na uitgebreide 78% hepatectomie zijn overleving of overlijden. In het eerste scenario herstelt de muis op de juiste manier na de operatie, hervat hij zijn normale activiteit binnen 72 uur en overleeft hij langer dan 7 dagen. Laparotomie die 9-10 dagen na de operatie wordt uitgevoerd, toont volledig herstel van de levermassa van vóór de operatie 4,16,17,18. De tweede uitkomst zou sterfte zijn binnen 2-7 dagen na de operatie. De muis kan in de eerste 12 uur na de operatie de eerste tekenen van herstel vertonen, maar verslechtert relatief snel daarna als gevolg van de ontwikkeling van fulminant leverfalen16. De muis vertoont tekenen van stress, gewichtsverlies en progressieve lethargie tot de dood. Voorbeelden van onverwachte uitkomsten zijn overlijden door technische complicaties of overlevingspercentages van muizen ruim boven of onder de 50% na uitgebreide hepatectomie van 78%.
Ons laboratorium was een pionier op het gebied van deze uitgebreide 78% hepatectomie en valideerde het nut ervan in een eerder manuscript dat aantoonde dat verlengde 78% hepatectomie bij 8 weken oude gezonde BALB/c-muizen resulteert in 50% dodelijkheid, die zou kunnen worden opgeheven als de muizenlever vooraf was ontworpen om A20 (Tumor Necrosis Factor Inducible Protein 3 [TNFAIP3]) tot expressie te brengen), intraveneus toegediend met behulp van een recombinant adenovirus16. In deze studie van Longo et al. onderging een gezonde BALB/c-muis een hepatectomie van 78% procent 5 dagen na toediening van een recombinante adenovirusvector die humaan A20 (rAd.A20) of de controle-β-Galactosidase (rAd.βGal) tot expressie bracht. Een extra niet-behandelde controlegroep werd ook opgenomen. Na 78% hepatectomie merkten Longo et al. op dat 6 van de 12 (50%) niet-behandelde muizen de procedure overleefden (Figuur 2)16.
Twee determinanten van bekwaamheid zijn onder meer 1) het beperken van technische complicaties, zoals hierboven vermeld, waarvan de belangrijkste RLL-ischemie is, die een vroege dood veroorzaakt, en 2) het zorgen voor voldoende mobilisatie van de RUL, zonder welke men de volledige grootte van de RUL niet waardeert en daarom niet goed kan resectien. Dit vermindert de hoeveelheid gereseceerde levermassa en verbetert daardoor de algehele overlevingskans ruim boven de verwachte 50%. In de initiële trainingsperiode van de onderzoeker/auteur overleefden 10 van de 15 (67%) gezonde volwassen mannelijke en vrouwelijke CD1- en C57BL/6-muizen in de leeftijd van 11-21 weken 1 week na 78% hepatectomie (3 technische sterfgevallen uitgesloten) (Tabel 1)19,20,21. Verdere training in het kader van een waarderend begrip van de leveranatomie van muizen om de RU-mobilisatie te verbeteren en een adequate resectie te vergemakkelijken, gemeten aan de hand van een geschat percentage hepatectomie, was essentieel om het verwachte overlevingspercentage van 50% te bereiken na 78% hepatectomie. Nadat de technische vaardigheid volledig was bereikt, overleefden 8 van de 16 muizen (50%; 1 technische dood uitgesloten) 1 week na 78% hepatectomie.
Figuur 1: Positionering van de hepatectomie van de muis en de anatomie van de lever. (Links) Visuele weergave van de positionering van de muis voor laparotomie en uitgebreide 78% hepatectomie. De muis wordt in rugligging afgebeeld met een incisie in de middellijn laparotomie. (Rechts) De anatomie van de muislever die van onderaf met gekleurde lijnen wordt afgebeeld die resectieplaatsen afbakenen. De linkerkwab, de mediane kwab en de rechter bovenkwabben worden op een sequentiële manier gereseceerd na hechtingsligatie aan hun basis. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Overlevingsvoordeel na uitgebreide (78%) hepatectomie van muizen die gemanipuleerd zijn om A20 tot overexpressie te brengen. Overlevingsgegevens na 78% uitgebreide hepatectomie bij controleonbehandelde (niet-geïnfecteerde NI), rAd.βGal en rAd.A20-behandelde muizen. Overexpressie van A20 in muizenlevers leverde een significant overlevingsvoordeel op in vergelijking met NI (50%) en rAd.βGal controles (13%) (n = 12 muizen/groep). Dit cijfer is afkomstig van Longo et al.16. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Overleefd | Overleden | Technisch falen | Totaal | Geschat percentage hepatectomie | Overlevingspercentage | |
| Pre-proficiency | 10 | 5 | 3 | 18 | 68 ± 3,9% | 10/15 (66%) |
| Post-proficiency | 8 | 8 | 1 | 17 | 79 ± 2,4% | 8/16 (50%) |
Tabel 1: Uitgebreide 78% hepatectomie trainingsresultaten. Overlevingsresultaten binnen 1 week na verlengde 78% hepatectomie bij gezonde volwassen CD1- en C57BL/6-muizen in de leeftijd van 11-21 weken. Technische vaardigheid werd zelf bepaald via waarneembare verbeteringen in technisch succes en adequate resectie van de rechter bovenkwab, zoals berekend door het geschatte percentage hepatectomie (gemiddelde ± SEM).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Om met succes een uitgebreide hepatectomie van 78% uit te voeren die 50% dodelijkheid bij muizen veroorzaakt, is het van cruciaal belang dat elke leverkwab nauwkeurig wordt verwijderd. Dit niveau van competentie en precisie kan alleen worden bereikt als de procedure herhaaldelijk wordt uitgevoerd. De trainingscurve varieert tussen operators, maar vereist doorgaans 3-6 maanden oefening. Een leverresectie die minder dan 78% van de TLM verwijdert, zou resulteren in hogere overlevingskansen, terwijl een leverresectie die meer dan 78% van de TLM verwijdert, zou resulteren in een grotere dodelijkheid. Elke kwabresectie is een uitdaging, zij het niet in dezelfde mate.
De linkerkwab is het gemakkelijkst betrouwbaar te verwijderen. De LL-basis is smal en wanneer deze superieur wordt gereflecteerd, kan de operator gemakkelijk de leverbasis identificeren en de hechting in dezelfde positie binden met elke keer een bijna identiek lobresectievolume. De mediane lob heeft de breedste basis in vergelijking met de LL en RUL. Daarom vereist het dat de operator zorgvuldig inschat waar de hechting moet worden geplaatst en de uiteinden van de hechting aan de basis van de ML zorgvuldig benadert voordat de lob wordt verwijderd. Wanneer de ML te proximaal is vastgebonden, kan de hechting de veneuze leverdrainage in gevaar brengen of de bloedretour van de IVC naar het hart belemmeren. Wanneer de ML te distaal is gebonden, wordt onvoldoende levermassa verwijderd en neemt het risico op bloeding aan de resectiemarge toe omdat de ML-basis breder is. De rechter bovenkwab is misschien wel het moeilijkst betrouwbaar te resectieren. De anatomische positie van de RUL posterieur in de peritoneale holte maakt het moeilijk om de hechting volledig om de basis te wikkelen, wat kan resulteren in een onvolledige resectie van deze kwab. Als de hechting daarentegen te proximaal aan de RUL-basis is vastgemaakt, kan de bloedtoevoer naar de rechter onderkwab in gevaar komen, waardoor ischemie van deze RLL ontstaat en de kans op postoperatieve mortaliteit toeneemt.
Andere cruciale elementen om proceduregerelateerde risico's te minimaliseren, zijn onder meer het minimaliseren van algemene anesthesie (bijv. Isofluraan) om de toxiciteit te verminderen en het zorgen voor voldoende hemostase na elke kwabresectie om postoperatieve bloedingen te beperken. Het is belangrijk om te bedenken dat de uitgebreide hepatectomie van 78% bij voorkeur wordt uitgevoerd bij volwassen muizen van 8-12 weken oud, aangezien oudere muizen meer variabiliteit in overlevingskansen kunnen vertonen vanwege hun grotere lichaamsgewicht en verminderde regeneratieve levercapaciteit, terwijl jongere muizen grotere technische complicaties kunnen ondervinden vanwege de kleinere omvang van hun lever en een hoger aantal anesthesiegerelateerde complicaties. We vermoeden dat de waargenomen 44-taliteit van 50% na 78% hepatectomie overeenkomt met intrinsieke kenmerken van één muis die betrekking hebben op subtiele anatomische variaties in het relatieve percentage van elke leverkwabmassa ten opzichte van de totale levermassa tussen individuele dieren. De hepatectomie van 78% bij muizen vertegenwoordigt een anatomische drempel waarbij slechts 50% van de dieren tijdig en succesvol kan regenereren en overleven, terwijl de andere 50% dit niet doet en sterft. We erkennen ook dat subtiele verschillen in levermanipulatie in verband kunnen worden gebracht met verschillende gradaties van leverschade, en daarom deze fijne balans scheeftrekken in de richting van falen om te regenereren en de dood.
Hoewel, de meest beperkende factor blijft de beheersing van de chirurgische ingreep zelf, die alleen met oefening kan komen. Oefening is essentieel om een reproduceerbaar resultaat te garanderen door de hechtingen aan de basis van elke leverkwab nauwkeurig in kaart te brengen. Een waarschuwing is dat individuele variaties in de leveranatomie bij muizen - die zeldzaam zijn - enige aanpassing in de techniek kunnen vereisen. Andere interventies die per geval moeten worden overwogen om het succes te verbeteren, zijn onder meer toediening van normale zoutoplossing bolussen in geval van veel ongevoelig vochtverlies of aanzienlijke bloeding, en langdurige handmatige druk of elektrocauterisatie aan de leverrand in gevallen van aanhoudende bloeding.
Samenvattend is de uitgebreide hepatectomie van 78% in een muismodel een waardevolle techniek voor translationeel wetenschappelijk onderzoek. Uitgebreide training is van cruciaal belang om een technisch succesvol resultaat te bereiken in verband met deze procedure. Muizen zijn niet alleen een favoriete kleine diersoort die gemakkelijk te hanteren en relatief goedkoop is, maar ook beschikbaar in een aantal goed bestudeerde ingeteelde stammen, naast een steeds groeiend aantal genetisch gemodificeerde lijnen (transgeen, knock-out (KO), celtypespecifieke en voorwaardelijke KO), waardoor fijne mechanistische studies mogelijk zijn 3,9,23. Naast genetisch gemodificeerde muizen kunnen verschillende pathologieën, waaronder niet-alcoholische leververvetting, cirrose en diabetes, waarvan bekend is dat ze de overleving en resultaten na leverresectie beïnvloeden, gemakkelijk worden geïnduceerd bij muizen 24,25,26,27,28,29,30,31.
Zoals eerder vermeld, blijft de klassieke 2/3 PH uiterst waardevol, maar recapituleert niet de hoge letaliteit die gepaard gaat met verlengde leverresectie voor kanker of klein-voor-maat-syndroom na levertransplantatie wanneer de levermassa anatomisch of functioneel ontoereikend is (zoals bij leververvetting)7,32,33,34 . Indien correct uitgevoerd, resulteert deze uitgebreide hepatectomie van 78% in 50% postoperatief overlijden, wat beter aansluit bij de klinische realiteit, zoals na uitgebreide leverresecties voor trauma of kanker en in de context van het small-for-size-syndroom na transplantatie van marginale levertransplantaten, en ook na loutere leverchirurgie bij patiënten met ernstige niet-alcoholische steatohepatitis (NASH) of cirrose16, 32. okt. Dit muismodel vertegenwoordigt een zeer waardevolle en noodzakelijke proof-of-concept-stap om nieuwe therapeutische strategieën te testen om de resultaten bij al deze aandoeningen te verbeteren. Eventuele positieve resultaten bij muizen zullen ongetwijfeld leiden tot een aanzienlijke vermindering van het aantal dieren dat nodig is om pretranslationele grote dierstudies uit te voeren voorafgaand aan de klinische vertaling van innovatieve therapieën.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Er zijn geen belangenconflicten om bekend te maken.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door NIH R01-beurzen DK063275 en HL086741 aan CF. PB en TA ontvangen een NRSA-fellowship van de NHLBI T32-trainingsbeurs HL007734.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 x 2 Gauze | Covidien | 2146 | Surgery: dissection |
| 5-O Nylon Monofilament Suture | Oasis | 50-118-0631 | Surgery: Skin closure |
| 5-O Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Surgery: liver lobe ligation |
| 5-O Vicryl Suture | Ethicon | NC9335902 | Surgery: Abdominal wall closure |
| Addson Forceps | Braintree Scientific | FC028 | Surgery: dissection |
| Alcohol Swabs (2) | BD | 326895 | Disinfectant |
| Buprenorphine Extended Release Formulation | Zoopharm | N/A | Analgesia |
| Cordless Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9868-14 | Shaving |
| Curved Forceps | Braintree Scientific | FC0038 | Surgery: dissection |
| Hemostat | Braintree Scientific | FC79-1 | Surgery: dissection |
| Isoflurane Inhalant Anesthetic | Patterson Veterinary | RXISO-250 | General Anesthesia |
| Magnet Fixator (2-slot) (2) | Braintree Scientific | ACD-001 | Surgery: to hold small retractors |
| Magnet Fixator (4-slot) | Braintree Scientific | ACD-002 | Surgery: to hold small retractors |
| Microscissors | Braintree Scientific | SC-MI 151 | Surgery: dissection |
| Operating tray | Braintree Scientific | ACD-0014 | Surgery: for establishment of surgical field |
| Povidone Iodine 10% Swabstick (2) | Medline | MDS093901ZZ | Disinfectant |
| Scalpel (15-blade) | Aspen Surgical Products | 371615 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Curved) | Braintree Scientific | SC-T-406 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Straight) | Braintree Scientific | SC-T-405 | Surgery: dissection |
| Small Cotton-Tipped Applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | Surgery: dissection |
| Tissue Forceps (Straight x2) | Braintree Scientific | FC1001 | Surgery: dissection |
| Warming Pad (18" x 26") | Stryker | TP 700 | Warming |
| Warming Pad Pump | Stryker | TP 700 | Warming |
| Wire Handle Retractor (2) | Braintree Scientific | ACD-005 | Surgery: to facilitate exposure of peritoneal cavity |
| Xenotec Isoflurane Small Animal Anesthesia System | Braintree Scientific | EZ-108SA | General Anesthesia: Contains Isoflurane vaborizer & console, Induction chamber, Regulator/Hose, Facemask (M) |
References
- Martins, P. N., Theruvath, T. P., Neuhaus, P.
- Higgins, G., Anderson, R. Experimental pathology of the liver I. Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Arch Pathol. 12, 186-202 (1931).
- Koniaris, L. G., McKillop, I. H., Schwartz, S. I., Zimmers, T. A.
- Fausto, N., Campbell, J. S., Riehle, K. J.
- Inderbitzin, D., et al. Magnetic resonance imaging provides accurate and precise volume determination of the regenerating mouse liver. J Gastrointest Surg. 8 (7), 806-811 (2004).
- Clavien, P. A., et al. What is critical for liver surgery and partial liver transplantation: size or quality. Hepatology. 52 (2), 715-729 (2010).
- Dahm, F., Georgiev, P., Clavien, P. A. Small-for-size syndrome after partial liver transplantation: definition, mechanisms of disease and clinical implications. Am J Transplant. 5 (11), 2605-2610 (2005).
- Hori, T., et al. Simple and reproducible hepatectomy in the mouse using the clip technique. World J Gastroenterol. 18 (22), 2767-2774 (2012).
- Kamali, C., et al. Extended liver resection in mice: state of the art and pitfalls-a systematic review. Eur J Med Res. 26 (1), 6 (2021).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 3 (7), 1167-1170 (2008).
- Borowiak, M., et al. Met provides essential signals for liver regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (29), 10608-10613 (2004).
- Boyce, S., Harrison, D. A detailed methodology of partial hepatectomy in the mouse. Lab Anim (NY). 37 (11), 529-532 (2008).
- Greene, A. K., Puder, M. Partial hepatectomy in the mouse: technique and perioperative management. J Invest Surg. 16 (2), 99-102 (2003).
- Mitchell, C., Willenbring, H. Erratum: A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 9 (6), 1532 (2014).
- Studer, P., et al. Significant lethality following liver resection in A20 heterozygous knockout mice uncovers a key role for A20 in liver regeneration. Cell Death Differ. 22 (12), 2068-2077 (2015).
- Longo, C. R., et al. A20 protects mice from lethal radical hepatectomy by promoting hepatocyte proliferation via a p21waf1-dependent mechanism. Hepatology. 42 (1), 156-164 (2005).
- Michalopoulos, G. K., DeFrances, M. C.
- Diehl, A. M., Rai, R. M. Liver regeneration. 3. Regulation of signal transduction during liver regeneration. FASEB J. 10 (2), 215-227 (1996).
- Diehl, L., Morse, M. A comparison of selected organ weights and clinical pathology parameters in male and female CD-1 and CByB6F1 hybrid mice 12-14 weeks in age. , Available from: https://www.criver.com/sites/default/files/resources/doc_a/AComparisonofSelectedOrganWeightsandClinicalPathologyParametersinMaleandFemaleCD-1andCByB6F1HybridMice12-14WeeksinAge.pdf (2023).
- CD-1® IGS mouse. Charles River Laboratories. , Available from: https://www.criver.com/products-services/find-model/cd-1r-igs-mouse?region=3611 (2023).
- C57BL/6J mouse organ weight. The Jackson Laboratory. , Available from: https://www.jax.org/de/-/media/jaxweb/files/jax-mice-and-services/b6j-data-summary.xlsx (2023).
- Inderbitzin, D., et al. Regenerative capacity of individual liver lobes in the microsurgical mouse model. Microsurgery. 26 (6), 465-469 (2006).
- Zhou, X., et al. L-carnitine promotes liver regeneration after hepatectomy by enhancing lipid metabolism. J Transl Med. 21 (1), 487 (2023).
- Linecker, M., et al. Omega-3 fatty acids protect fatty and lean mouse livers after major hepatectomy. Ann Surg. 266 (2), 324-332 (2017).
- Haber, B. A., et al. High levels of glucose-6-phosphatase gene and protein expression reflect an adaptive response in proliferating liver and diabetes. J Clin Invest. 95 (2), 832-841 (1995).
- Rickenbacher, A., et al. Arguments against toxic effects of chemotherapy on liver injury and regeneration in an experimental model of partial hepatectomy. Liver Int. 31 (3), 313-321 (2011).
- Aravinthan, A. D., et al. The impact of preexisting and post-transplant diabetes mellitus on outcomes following liver transplantation. Transplantation. 103 (12), 2523-2530 (2019).
- Gonzalez, H. D., Liu, Z. W., Cashman, S., Fusai, G. K. Small for size syndrome following living donor and split liver transplantation. World J Gastrointest Surg. 2 (12), 389-394 (2010).
- Mahmud, N., et al. Risk prediction models for post-operative mortality in patients with cirrhosis. Hepatology. 73 (1), 204-218 (2021).
- Kooby, D. A., et al. Impact of steatosis on perioperative outcome following hepatic resection. J Gastrointest Surg. 7 (8), 1034-1044 (2003).
- Ma, K., et al. A mesenchymal-epithelial transition factor-agonistic antibody accelerates cirrhotic liver regeneration and improves mouse survival following partial hepatectomy. Liver Transpl. 28 (5), 782-793 (2022).
- Hori, T., et al. Simple and sure methodology for massive hepatectomy in the mouse. Ann Gastroenterol. 24 (4), 307-318 (2011).
- Ramsey, H. E., et al. A20 protects mice from lethal liver ischemia/reperfusion injury by increasing peroxisome proliferator-activated receptor-alpha expression. Liver Transpl. 15 (11), 1613-1621 (2009).
- Arvelo, M. B., et al. A20 protects mice from D-galactosamine/lipopolysaccharide acute toxic lethal hepatitis. Hepatology. 35 (3), 535-543 (2002).
